CN110274783A - 一种机器人末端多维力加载机构及其对整机性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机器人末端多维力加载机构，包括底座，所述底座上设置有第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件；所述第一力加载组件包括第一调节支撑件，所述第一调节支撑件上设置有第一基板，所述第一基板上固定有第一作用力生成机构，所述第二力加载组件包括第二调节支撑件，所述第二调节支撑件上设置有第二基板，所述第二基板上固定有第二作用力生成机构，所述第三力加载组件包括支撑柱，所述支撑柱侧壁可滑动地设置有第三基板，所述第三基板上固定有第三作用力生成机构；本发明操作简单、力大小及方向可调。
Description
技术领域
本发明涉及特种设备技术领域，特别是一种机器人末端多维力加载机构及其对整机性能测试方法。
背景技术
工业机器人整机性能测试需涉及到力加载试验。根据测试标准，所施加的力应加在平行于机座坐标轴的三个方向上，既有正也有负，而且力应以10%额定负载逐步加到100%的额定负载，每次一个方向。对于每个力和方向，测量相应的位移。
因此，需设计一款携带方便、操作简单、力大小及方向可调、加载力精度高、稳定性好、能适应不同型号机器人末端接口形状的多方向力加载机构，满足性能测试的需要，填补目前国内该项测试中尚无此类力加载机构的空白。
发明内容
为克服上述问题，本发明的目的是提供一种机器人末端多维力加载机构，该机构力大小及方向可调，且稳定性好。
本发明采用以下方案实现：一种机器人末端多维力加载机构，包括底座，所述底座上设置有第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件；所述第一力加载组件位于以底座中心为坐标轴原点的x轴方向上，所述第二力加载组件位于以底座中心为坐标轴原点的y轴方向上，所述第三力加载组件位于以底座中心为坐标轴原点的z轴方向上，所述第一力加载组件包括第一调节支撑件，所述第一调节支撑件上设置有第一基板，所述第一基板上固定有第一作用力生成机构，所述第一调节支撑件能带动第一作用力生成机构进行上下升降，所述第一作用力生成机构包括带有减速器的电机，所述电机转动轴连接有一丝杠，所述丝杠的端部固定有顶针，所述第二力加载组件包括第二调节支撑件，所述第二调节支撑件上设置有第二基板，所述第二基板上固定有第二作用力生成机构，所述第二调节支撑件能带动第二作用力生成机构进行上下升降；所述第三力加载组件包括支撑柱，所述支撑柱侧壁可滑动地设置有第三基板，所述第三基板上固定有第三作用力生成机构；所述第二作用力生成机构、第三作用力生成机构均与第一作用力生成机构的结构相同。
进一步的，所述第一调节支撑件和第二调节支撑件的结构相同，所述第一调节支撑件包括一底板，所述底板上固定有一套筒，所述套筒内套设有支撑杆，所述套筒侧从上至下开设有多个的第一通孔，所述支撑杆上从上至下开设有多个的第二通孔，螺栓穿过第一通孔和第二通孔将支撑杆固定在套筒内。
进一步的，所述支撑柱侧壁开设有槽道，所述槽道从上至下开设有多个第三通孔，所述第三基板上开设有第四通孔，所述第三基板能在所述槽道上进行滑动，螺栓穿过第三通孔和第四通孔将第三基板固定于所述支撑柱侧壁上。
进一步的，所述底座表面横向开设有滑槽，所述第一调节支撑件的底板和第三力加载组件的支撑柱底部能在所述底座的滑槽上滑动，且底板和支撑柱底部通过紧固螺栓进行固定在底座上。
本发明还提供了一种机器人末端多维力加载机构对整机性能测试方法，所述方法需采用所述的机器人末端多维力加载机构，所述测试方法是对机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试；所述方法为：首先将机器人调整到初始位置，在机器人末端机械接口处放置一个靶球，在距离机器人末端1-3米的位置摆放激光跟踪仪，激光跟踪仪测得初始位置的靶球中心的第一坐标；然后使用所述机器人末端多维力加载机构的第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件分别在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向施加10%额定载荷的力，待力稳定后测得靶球的第二坐标，将第二坐标与第一坐标对比来获取靶球的位移，也即机器人末端机械接口的位移；力以10%的额定载荷逐步增加到100%额定载荷，分别测量相应的位移，得出在不同方向、不同载荷作用下机器人机械接口处的位移，依此完成机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试。
进一步的，所述测试方法重复三次进行测量，取平均值，使得机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试更加准确。
进一步的，第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件的电机带动丝杠转动，将丝杆的旋转运动转换为丝杠上滑块的直线运动，并使固定在滑块上的顶针作用在机器人末端机械接口位置，产生拉力或者压力，达到使机器人末端分别在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的位移。
进一步的，在机器人型号不同时，通过调节底座滑槽上的第一力加载组件、第三力加载组件在X轴方向的位置；同时调节第一力加载组件的第一调节支撑杆、第二力加载组件的第二调节支撑杆、第三力加载组件的支撑柱在Z方向的位置来实现对不同机器人型号的整机性能测试中静态柔顺性的测试。
本发明的有益效果在于：本发明携带方便、操作简单、力大小及方向可调、加载力精度高、稳定性好、能适应不同型号机器人末端接口形状的多方向力加载机构，满足性能测试的需要。
附图说明
图1是本发明的侧面结构示意图。
图2是本发明俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1至图2所示，本发明的一种机器人末端多维力加载机构，包括底座1，所述底座1上设置有第一力加载组件2、第二力加载组件3、第三力加载组件4；所述第一力加载组件2位于以底座1中心为坐标轴原点的x轴方向上，所述第二力加载组件3位于以底座1中心为坐标轴原点的y轴方向上，所述第三力加载组件4位于以底座1中心为坐标轴原点的z轴方向上，这样通过第一力加载组件2、第二力加载组件3、第三力加载组件4能对机器人末端机械接口5进行x轴、y轴、z轴加载作用力，所述第一力加载组件2包括第一调节支撑件21，所述第一调节支撑件21上设置有第一基板22，所述第一基板22上固定有第一作用力生成机构23，所述第一调节支撑件21能带动第一作用力生成机构23进行上下升降，这样根据机器人型号不同，第一力加载组件2的位置能进行相应的调整；所述第一作用力生成机构23包括带有减速器的电机231，所述电机转动轴连接有一丝杠232，所述丝杠上螺旋设置有一滑块233，所述滑块的端部固定有顶针234，电机减速器带动丝杠转动，将丝杆的旋转运动转换为螺旋在丝杠上的滑块的直线运动，并使固定在滑块上的顶针234作用在机器人末端机械接口位置，产生拉力或者压力，达到使机器人末端位移。所述第二力加载组件3包括第二调节支撑件31，所述第二调节支撑件31上设置有第二基板32，所述第二基板32上固定有第二作用力生成机构33，所述第二调节支撑件31能带动第二作用力生成机构33进行上下升降；所述第三力加载组件4包括支撑柱41，所述支撑柱41侧壁可滑动地设置有第三基板42，所述第三基板42上固定有第三作用力生成机构43；所述第二作用力生成机构33、第三作用力生成机构43均与第一作用力生成机构23的结构相同。
在本发明中，所述第一调节支撑件21和第二调节支撑件31的结构相同，所述第一调节支撑件21包括一底板211，所述底板211上固定有一套筒212，所述套筒内套设有支撑杆213，所述套筒侧从上至下开设有多个的第一通孔，所述支撑杆上从上至下开设有多个的第二通孔，螺栓穿过第一通孔和第二通孔将支撑杆固定在套筒内。这样螺栓的位置不同即可实现支撑杆在套筒内进行上下调节移动。
另外，所述支撑柱侧壁开设有槽道（未图示），所述槽道从上至下开设有多个第三通孔（未图示），所述第三基板上开设有第四通孔，所述第三基板42能在所述槽道上进行滑动，螺栓穿过第三通孔和第四通孔将第三基板42固定于所述支撑柱41侧壁上。这样第三基板42能在槽道上进行上下位置调整。
所述底座1表面横向开设有滑槽11，所述第一调节支撑件的底板211和第三力加载组件4的支撑柱41底部能在所述底座的滑槽11上滑动，且底板和支撑柱底部通过紧固螺栓（未图示）进行固定在底座上。这样第一力加载组件2和第三力加载组件4能在底座1的x轴上进行左右移动，从而能对不同型号的机器人进行加载作用力。
本发明的工作原理为：第一力加载组件2产生X +/-方向作用力；第二力加载组件产生Y +/-方向作用力；第三力加载组件产生Z +/-方向作用力。其中，第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件力大小调节通过控制电机扭矩来实现。根据机器人型号不同时，通过调节底座滑槽上的第一力加载组件2 、第三力加载组件在X轴方向的位置；及调整第一调节支撑杆、第二调节支撑杆、支撑柱41在Z方向的位置来实现。第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件的电机带动丝杠转动，将丝杆的旋转运动转换为其上滑块的直线运动，并使固定在滑块上的顶针作用在机器人末端机械接口位置，产生拉力/压力，达到使机器人末端分别在x轴、y轴、z轴上的位移。
本发明还提供了一种机器人末端多维力加载机构对整机性能测试方法，所述方法需采用所述的机器人末端多维力加载机构，所述测试方法是对机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试；所述方法为：首先将机器人调整到初始位置，在机器人末端机械接口处放置一个靶球，在距离机器人末端1-3米的位置摆放激光跟踪仪，激光跟踪仪测得初始位置的靶球中心的第一坐标；然后使用所述机器人末端多维力加载机构的第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件分别在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向施加10%额定载荷的力，待力稳定后测得靶球的第二坐标，将第二坐标与第一坐标对比来获取靶球的位移，也即机器人末端机械接口的位移；力以10%的额定载荷逐步增加到100%额定载荷，分别测量相应的位移，重复三次进行测量，取平均值，使得机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试更加准确；得出在不同方向、不同载荷作用下机器人机械接口处的位移，依此完成机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试。
其中，第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件的电机带动丝杠转动，将丝杆的旋转运动转换为丝杠上滑块的直线运动，并使固定在滑块上的顶针作用在机器人末端机械接口位置，产生拉力或者压力，达到使机器人末端分别在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的位移。
这里需要说明的是：在机器人型号不同时，通过调节底座滑槽上的第一力加载组件、第三力加载组件在X轴方向的位置；同时调节第一力加载组件的第一调节支撑杆、第二力加载组件的第二调节支撑杆、第三力加载组件的支撑柱在Z方向的位置来实现对不同机器人型号的整机性能测试中静态柔顺性的测试。
总之，本发明携带方便、操作简单、力大小及方向可调、加载力精度高、稳定性好、能适应不同型号机器人末端接口形状的多方向力加载机构，满足性能测试的需要。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (8)
1.一种机器人末端多维力加载机构，其特征在于：包括底座，所述底座上设置有第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件；所述第一力加载组件位于以底座中心为坐标轴原点的x轴方向上，所述第二力加载组件位于以底座中心为坐标轴原点的y轴方向上，所述第三力加载组件位于以底座中心为坐标轴原点的z轴方向上，所述第一力加载组件包括第一调节支撑件，所述第一调节支撑件上设置有第一基板，所述第一基板上固定有第一作用力生成机构，所述第一调节支撑件能带动第一作用力生成机构进行上下升降，所述第一作用力生成机构包括带有减速器的电机，所述电机转动轴连接有一丝杠，所述丝杠的端部固定有顶针，所述第二力加载组件包括第二调节支撑件，所述第二调节支撑件上设置有第二基板，所述第二基板上固定有第二作用力生成机构，所述第二调节支撑件能带动第二作用力生成机构进行上下升降；所述第三力加载组件包括支撑柱，所述支撑柱侧壁可滑动地设置有第三基板，所述第三基板上固定有第三作用力生成机构；所述第二作用力生成机构、第三作用力生成机构均与第一作用力生成机构的结构相同。
2.根据权利要求1所述的一种机器人末端多维力加载机构，其特征在于：所述第一调节支撑件和第二调节支撑件的结构相同，所述第一调节支撑件包括一底板，所述底板上固定有一套筒，所述套筒内套设有支撑杆，所述套筒侧从上至下开设有多个的第一通孔，所述支撑杆上从上至下开设有多个的第二通孔，螺栓穿过第一通孔和第二通孔将支撑杆固定在套筒内。
3.根据权利要求1所述的一种机器人末端多维力加载机构，其特征在于：所述支撑柱侧壁开设有槽道，所述槽道从上至下开设有多个第三通孔，所述第三基板上开设有第四通孔，所述第三基板能在所述槽道上进行滑动，螺栓穿过第三通孔和第四通孔将第三基板固定于所述支撑柱侧壁上。
4.根据权利要求2所述的一种机器人末端多维力加载机构，其特征在于：所述底座表面横向开设有滑槽，所述第一调节支撑件的底板和第三力加载组件的支撑柱底部能在所述底座的滑槽上滑动，且底板和支撑柱底部通过紧固螺栓进行固定在底座上。
5.一种机器人末端多维力加载机构对整机性能测试方法，其特征在于：所述方法需采用如权利要求1所述的机器人末端多维力加载机构，所述测试方法是对机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试；所述方法为：首先将机器人调整到初始位置，在机器人末端机械接口处放置一个靶球，在距离机器人末端1-3米的位置摆放激光跟踪仪，激光跟踪仪测得初始位置的靶球中心的第一坐标；然后使用所述机器人末端多维力加载机构的第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件分别在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向施加10%额定载荷的力，待力稳定后测得靶球的第二坐标，将第二坐标与第一坐标对比来获取靶球的位移，也即机器人末端机械接口的位移；力以10%的额定载荷逐步增加到100%额定载荷，分别测量相应的位移，得出在不同方向、不同载荷作用下机器人机械接口处的位移，依此完成机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试。
6.根据权利要求5所述的一种机器人末端多维力加载机构对整机性能测试方法，其特征在于：所述测试方法重复三次进行测量，取平均值，使得机器人整机性能测试中静态柔顺性的测试更加准确。
7.根据权利要求5所述的一种机器人末端多维力加载机构对整机性能测试方法，其特征在于：第一力加载组件、第二力加载组件、第三力加载组件的电机带动丝杠转动，将丝杆的旋转运动转换为丝杠上滑块的直线运动，并使固定在滑块上的顶针作用在机器人末端机械接口位置，产生拉力或者压力，达到使机器人末端分别在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向上的位移。
8.根据权利要求5所述的一种机器人末端多维力加载机构对整机性能测试方法，其特征在于：在机器人型号不同时，通过调节底座滑槽上的第一力加载组件、第三力加载组件在X轴方向的位置；同时调节第一力加载组件的第一调节支撑杆、第二力加载组件的第二调节支撑杆、第三力加载组件的支撑柱在Z方向的位置来实现对不同机器人型号的整机性能测试中静态柔顺性的测试。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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